SULAMA SUYU KALITESI 2012 SULAMA SUYU KALITESININ ONEMI, ETKILERI VE DEGERLENDIRILMESI Nevzat ERDOĞAN Ender DAĞDELEN enderdagdelen@hotmail.com
İçindekiler 1- Sulama Suyu Kalitesi Analizlerinin Yapılmasının Sulama Projeleri Acısından Önemi Nedir? 2- Su Örneklerinin Alınmasında Dikkat Edilecek Hususlar. a) Dikkat Edilecek Hususlar 3- Analiz Birimleri Örnekleri Ve Birbirlerine Çevirim a) ppm (Milyonda Bir Kısım) b) Molarite c) Eşdeğer Ağırlık d) Normalite e) Miligram f) Mikrogram g) Elektriksel İletkenlik h) Gerekli Çevirme Oranları 4- Sulama Suyunun Kalitesini Etkileyen Etmenler a) Eriyebilir Tuzların Toplam Konsantrasyonu b) Etkin Efektif Tuzluluk c) Sodyum İyonunun Nispi Oranı d) Sodyum Absorbsiyon Oranı e) Klor f) Sodyum g) Bor h) Kalıcı Sodyum Karbonat i) Azot j) Ph 5- Sulama Suyu Kalitesi Sınıflandırma Yöntemleri a) Schofield b) Christiansen c) Wilcox Magistad 6- Bitki Üzerinde Birikebilen Mineraller ve Etkileri 7- Eser Halde Bulunan Elementler ve Limitleri 2
Tablo ve Cizelgeler 1. Katyon konsantrasyonu ve elektriksel iletkenlik değerleri arasındaki ortalama ilişki 2. Su kalitesinin yorumlanabilmesi icin gerekli olan laboratuar analizleri 3. ABD Tuzluluk Laboratuarı tuzluluk sınıflandırması 4. Etkin efektif tuzluluk örnek tablosu 5. Sulama Suyu Bünyesindeki Bor, EC ve Cl Kriterlerinin Bitkiler Tarafından Tolerans Edilebilen Limitlerinin Tablosu 6. SAR sınıflandırma tablosu 7. Sulama suyu sınıflandırma yöntemleri-schofield-christiansen- Wilcox-Magistad 8. Sulama suyu sınıflandırmada göze alınan kriterler 9. Limit eser elementler konsantrasyon tablosu 3
SULAMA SUYU KALITESI ANALIZLERININ YAPILMASININ SULAMA PROJELERI ACISINDAN ONEMI NEDIR? Bitkilerin su ihtiyacını karşılamak amacıyla, her hangi bir su kaynağından (Akarsu, Gölet, Kuyu suyu v.s) örnek alınarak, bu suyun sulama suyu olarak kullanılıp kullanılmayacağı yönünde rapor tanzim etmek amacıyla, Laboratuarda gerekli analizler yapılarak, değerlerin tavsiye edilen veya izin verilebilecek değer aralıklarında olup olmadığının tespitinin yapılmasına Su Analizi denir. Su kalitesi, suyun kullanım amacıyla ilgilidir. Evimizde kullandığımız su tarım alanları için uygun olmayabilir ve sanayide kullanılan su da ev için uygun olmayabilir. Kullanılan su kullanım alanına göre değerlendirilmelidir. Bu nedenle su kaynağından alınan su örneklerinin kullanım amacı kriterlerine göre laboratuarda detaylı analizlerinin yapılması gerekir. Sulama yönetiminde tarımda kullanılan suyun kalitesi, bitki-toprak ve cevre üzerindeki etkisi önemlidir. Sulama suyu bünyesindeki toplam çözünmüş tuz, sulama suyu kalitesi için tek kriter olarak görülmemelidir. Yüksek derecede tuzlu sular doğru sulama yöntemi kullanılarak sulamada herhangi bir verim düşüşüne sebep olmaksızın kullanılabilmektedir. Asil olan konu bitki kok bölgesindeki tuz miktarının nasıl uygun değerler arasında sabit tutulacağıdır. Toprak bünyesindeki çözülmüş tuz oranı iyi sulama uygulaması yapılan bölgelerde sulama suyunun bünyesindeki tuz miktarından 4-5 kat fazla olabilir. Eğer ihtiyaç duyulan sudan daha fazlası toprağa uygulanırsa, belirli noktadan sonra taban suyu yükselmeye baslar ve bitki kok bölgesi sulama suyu olarak kullanılan suyun bünyesindeki tuzun 40-50 kati tuz ile karşı karşıya kalmasına sebep olunur. Bu sorunun üzerinden drenaj ile gelinebilmektedir ve bu koşulda sulama suyunun kalitesizliğinin önemi biraz da olsa azalmaktadır. Sulama suyunun kalitesi, onun kullanılmaya uygunluğunu gösterir. İyi kalitedeki bir su, iyi toprak ve su kullanımı uygulamaları altında en yüksek verimi sağlar. Buna karşılık, düşük kaliteli suyun bulunması halinde, toprak ve bitki yetiştirme sorunları, bunun sonucu olarak da verimde azalmalar görülür. Ancak, belli koşullarda en yüksek ürünü alabilmek için çok özel kullanım uygulamaları gerekebilir. Kalite açısından bir suyun uygunluğu, onun sorun yaratma potansiyeli ve özel kullanım uygulamasına gerek gösterip göstermemesi veya verimde neden olduğu azalma ile belirlenir. 4
SU ORNEKLERININ ALINMASINDA DIKKAT EDILECEK HUSUSLAR Bitkilerin su ihtiyacını karşılamak amacıyla, her hangi bir su kaynağından (Akarsu, Gölet, Kuyu suyu v.s) örnek alınarak, bu suyun sulama suyu olarak kullanılıp kullanılmayacağı yönünde rapor tanzim etmek amacıyla, Laboratuarda gerekli analizler yapılarak, değerlerin tavsiye edilen veya izin verilebilecek değer aralıklarında olup olmadığının tespitinin yapılmasına Su Analizi denir. Suyun özelliklerinin, kaynağı tam temsil etmesi gerekli olup, bunun için dikkat edilmelidir. Su örneği alınırken dikkat edilecek hususlar; 1. Normal analizler için iki litre su yeterli olmaktadır ancak belirli elementler veya etkenler için fazladan bilgi talep ediliyorsa daha fazla su örnek olarak alınmalıdır. 2. Kullanılacak şişenin hava geçirmeyen mantar veya plastik kapaklı temiz şişeler olmasına özen gösterilmelidir. Yine sise su ile doldurulup ağzı kapatılmadan önce örnek alınacak suyla 3-4 kez doldurulup çalkalanıp boşaltılmalıdır. 3. Su örnekleri sulamanın yapıldığı dönemlerde alınmalıdır çünkü yıl içerisinde su; yağışlar, kuraklık gibi nedenlerden ötürü farklı değerler alabilir. 4. Akarsulardan örnek alınırken alınılan yere çok dikkat edilmelidir. Her sulama bölgesi için o bölgeye su sağlanan bölgeden su örneği temin edilmelidir. 5. Akarsuya karışan dereler, drenaj suları, akarsuların çeşitli yataklardan geçmesi, suyun akis hızının düşük olması, bitki varlığı gibi etmenler sulama suyu temin edilen akarsuların su içeriklerinin akarsu boyunca farklı olmasına sebep olur bu nedenle su örneği kesinlikle sulama suyunun temin edildiği bölgeden alınmalıdır. 6. Örnek alınırken suyun durgun kısımlarından, kenar ve kavşaklardan uzak durulmalı kıyıdan en az bir metre açılmalı ev golden örnek alınıyorsa en az 50 cm derinlikten sise suya dik batırılarak ve 50 cm derinliği geçtikten sonra ters çevrilerek alınmalıdır. Akarsularda ise suyun akıntılı bölümünden, akarsuyun özelliklerine göre uygun noktasından alınmalıdır. Kuyulardan, şişenin boynuna bir ip bağlayarak alınabilir, derin kuyulardan ise motopomp çalışmaya başladıktan 15 dakika sonra veya su berraklaştıktan sonra örnek alınır, derinlik önemli olduğundan hangi derinlikten alındığı not edilmelidir. 7. Sulama kanallarında ise kanalın sulama sahası içerisinde herhangi bir noktadan örnekleme yapılabilir ve hatta sulama kanalının başladığı baraj, 5
gölet gibi kaynakların çıkış noktasından örnek alınarak sulama kanalı boyunca herhangi bir değişimin olup olmadığı tespit edilebilir. 8. Eğer ayni sudan ikinci örnekleme yapılacak ise koşulların ayni olmasına dikkat edilmelidir. 9. Laboratuar analizlerinin en kısa zamanda yapılması sonucun örnek ile su kaynağı arasındaki eşdeğerliği acısından çok önemlidir. Çünkü kimyasal ve biyolojik aktiviteler sonucu meydana gelebilecek değişimler, su örneğinin bileşimini değiştirebilir. Bu durum suyun toplam sertliği ve kalsiyum miktarının azalmasına da neden olur. 10. Örnek kabinin üzerine etiket bağlanır. Etikete su bilgiler yazılır - İli - İlçesi - Koyu - Mevkii - Suyun alındığı tarih - Çiftçinin adı soyadı - Örneği alanın adı soyadı - Sulanacak ürünler - Örneğin alındığı kaynak ( akarsu, artezyen vb.) - Varsa çiftçinin şikâyeti yazılır Analiz birimleri, örnekleri ve birbirine cevirim tablosu Sulama suyu analiz raporunda analiz sonuçların ifadesinde belli birimler kullanılır. Bu birimler birbirlerine dönüştürülebilir, çeşitli kaynaklarda çeşitli birimlerle karşılaşılabilir. Bu bolümde birimler hakkında bilgi verilecek ve birimlerin birbirine dönüştürülmesine ait örnekler verilecektir. 1. Milyonda bir kısım (ppm)= Herhangi bir karışımda toplam madde miktarının milyonda 1 birimlik maddesine 1 ppm denir. Derişim birimi olarak kullanılır. Her üç harfi de küçük olarak ppm seklinde yazılır. Herhangi bir şeyin milyonda birini de ifade edebilir. Çok küçük değerleri ifade etmek için kullanılır. Ayrıca aşağıdaki yol ile kolayca hesap yapılır. ppm = (g çözünen / g çözelti ) 10 6 ORNEK= 36 gr NH 4 200 gr çözücünün içinde çözülmüştür. NH4 u ppm cinsinden ifade ediniz? Çözüm= (36/200)x1000000= 180000 ppm 2. Molarite = 1 litre çözeltideki mol sayısıdır. ( 1 mol: 6,02 10 23 adet parçacık demektir). Molaritenin olcum birimi mol/litre ve sembolü de 6
M dır. 1 M çözelti deyince çözeltinin 1 litresinde 1 litre çözünen bulunduğu anlaşılmalıdır. M= çözünen mol sayısı/ çözelti hacmi(l) Örnek: 500 ml 4 M lik NaOH çözeltisi hazırlamak için ne kadar NaOH gereklidir? (NaOH= 40g/ mol) Çözüm= 0,5 L 4 40g/mol= 80 gram NaOH gereklidir. 3. Ekivalent (eşdeğer) ağırlık= Bir element veya bir bileşiğin, dolaylı veya dolaysız olarak 1,008 g hidrojenle veya 8,00 g oksijenle (veyahut da herhangi bir element veya bileşiğin eşdeğer gramıyla) birleşen veya değiştirilebilen ağırlıkça miktarıdır. Örneğin hidrojen florür 19 kısım flor bir kısım hidrojenle birleştiğinden, florun eşdeğer ağırlığı 19 dur. Suda 16 kısım oksijen ve iki kısım hidrojen birleşmiştir ve oksijenin ekivalent ağırlığı 8 dir. 4. Normalite = 1 litre çözeltideki ekivalent ağırlık sayısıdır. Normalitenin olcum birimi Eq/litre ve sembolü N dir. Örnek = 500 ml 2,5 N lik NaOH çözeltisi hazırlamak için( NaOH 40 g/ mol) ne kadar NaOH a ihtiyaç vardır? Çözüm= 2,5 N 40 g/mol 0,500 litre= 50 g NaOH 5. Mikrogram= metrik sistemde kullanılan bir ağırlık birimidir. Bir gramın milyonda birine eşdeğerdir (1/1.000.000). Çok hassas hesaplamalarda kullanılır. µg veya mcg sembolleriyle gösterilir. 6. Miligram = Bir gramın binde birine eşit olan ağırlık birimidir. mg= g/1000 7. Elektriksel iletkenlik = Bir çözeltinin elektrik iletebilme kabiliyetine o çözeltinin iletkenliği denir. Birçok durumda iletkenlik direk olarak toplam çözünmüş madde miktarına bağlıdır. Sularda iletkenlik testinin devamlı olarak belirli aralıklar ile yapılması suyun saflığıyla alakalı bilgi edinilmesini sağlar. Yüksek kaliteli suların iletkenlikleri genellikle 5.5 μs/m dir. İçme suyu 5-50 ms/m ve deniz suyu ise 5 S/m dir. Aksinden bahsedilmediği surece uluslararası kabul gören iletkenlik birimi 25 C da yani oda sıcaklığında S/m yani siemens/metre dir. İletkenlik S/m ile birlikte bu değerin daha küçük katları olan farklı Sembollerle de gösterilebilir ve bu eşitlikler ise: 7
10 6 μs/cm = 10 3 ms/cm = 1 S/cm dir ve μs/cm birimi μs/m biriminden tam yüz kat daha büyüktür. Bazen de mho/m birimi ile karsılaşabiliriz. mho/m ( birimi genellikle elektronikte kullanılır ) elektrikteki direnç birimi ohm un tam tersidir ve 1 S/m ye eşittir. Ve bununla beraber 1 milisiemens 1 micromhos a eşittir. Kısaca; 1 milisiemens/cm (ms/cm)=1 milimhos/cm (mmhos/cm)=10 3 micromhos/cm ve 1mS/cm=1 ds/m dir. Elektriksel iletkenlik ile toplam katyon konsantrasyonu ilişkisi Suyun elektriksel iletkenlik değeri (ds/m) ile katyon toplamı arasında şu ilişki olmalıdır; K(meq/l) / [EC (ds/m)] = 10 (EC<1 ds/m) [1 ds/m=1 mmhos/cm] K(meq/l) / [EC (ds/m)] = 12 (EC>10 ds/m) Sulama suyunun içerisinde bulunan diğer iyonlara bağlı olarak bu oranlar değişmektedir. Kalsiyum ve magnezyumca zengin yüksek bikarbonat ya da sülfatlı sular için bu oran artarken, sodyumca yüksek klorlu sular için azalabilecektir Anyon toplamı ile Katyon toplamı ilişkisi Sulama sularının analiz değerlerinden anyon toplamı değeri ile katyon toplamı değeri, meq/l olarak ifade edildiklerinde birbirine eşit olmalıdır. Katyon (meq/l) = Anyon (meq/l) Laboratuarda yapılan analizlerin değişik nedenlerden ötürü %100 doğrulukta yapılmaları olanaksızdır ve kaçınılmaz hatalardan ötürü analiz sonuçları ancak belirli sınırlar içerisinde güvenilir olabileceklerdir. 1. Kişisel, 2. Alet ve kimyasal maddelerden kaynaklanan, 3. Yöntemden kaynaklanan 4. Düzensiz (nedeni belli olmayan) olmak üzere çeşitlidirler. 8
Elektriksel iletkenlik ile tuzların ppm değerleri arasındaki iliksi Sulama sularının analizi sonucunda bulunan toplam tuz konsantrasyonu ile elektriksel iletkenlik değeri arasında aşağıda gösterilen ilişki bulunmaktadır. (ppm) / [EC (ds/m)] = 640 [1 ds/m=1 mmhos/cm] Erimiş tuzların toplam konsantrasyonu ile katyon toplamı arasındaki ilişki Analiz sonuçlarına göre elde edilen değerlerden ppm olarak erimiş tuzların toplam konsantrasyonu ile meq/l olarak toplam katyon miktarı arasında aşağıdaki ilişki bulunmaktadır; (ppm) / (meq/l) = 64 Ancak bu ilişkideki 64 rakamı sabit bit değer olmayıp katyon konsantrasyonuna bağlı olarak değişebilmektedir. Katyon konsantrasyonunun artması ile bu değer azalmaktadır. Bu durum aşağıdaki çizelgede belirtilmektedir. Çizelge 1 Katyon konsantrasyonu ve elektriksel iletkenlik değerleri arasındaki ortalama ilişki meq/l ds/m mg/l mg/meq (meq/l)/(ds/m) 10 1 640 64 10 120 10 7000 58.3 12 Not; 1 ds/m 1000 micmhos a eşittir. 8-GEREKLI CEVIRME ORANLARI 1. ppm = meq/l x EA 2. meq/l = litrede miliekivalan 3. EA=mg/L = meq/l x EA 4. ECx10 6 =micromhos/cm = me/ L x 100 5. ppm = (ECx10 6 ) x 0.64 6. ppm / (meq/l) = 64 7. 1 ds/m = 1000 micromhos/cm 9
Su Kalitesinin Yorumlanabilmesi İçin Gerekli Olan Laboratuar Analizleri Laboratuar analizi Simge Rapor birimi Eşdeğer ağırlık Elektriksel iletkenlik (1) ECs ds/m - Kalsiyum Ca me/l 20 Magnezyum Mg me/l 12 Sodyum Na me/l 23 Karbonat CO3 me/l 30 Bikarbonat HCO3 me/l 61 Klorür Cl me/l 35.4 Sülfat SO4 me/l 48 Bor B g/l - Nitrat Azotu (2) NO3-N mg/l 14 Asitlik-Bazlık ph ph (3) - Sodyum adsorbsiyon oranı (3) Düzeltilmiş sodyum adsorbsiyon oranı (4) Düz.(SAR) - - Potasyum (5) K me/l 39.1 Lityum (5) Li mg/l 7 Demir (5) Fe mg/l - Amonyak azotu NH4-N mg/l 14 Fosfat fosforu PO4-P mg/l 31 10
Sulama Suyu Kalitesini Etkileyen Etmenler. Eriyebilir tuzların toplam konsantrasyonu Eriyebilir tuzların toplam konsantrasyonu elektriksel iletkenlik değerine göre ABD Tuzluluk Dairesi tarafından dört sınıfa ayrılmıştır. EC ile ifade edilir. Birimi ds/m dır. EC ds/m SINIFI < - 0.250 (T1) Az Tuzlu Su 0.250-0.750 (T2) Orta Tuzlu Su 0.750-2.250 (T3) Yüksek Tuzlu Su > - 2.250 (T4) Çok Yüksek Tuzlu Su T 1 ( Az Tuzlu Sular ) : Elektriksel iletkenlik değeri 0-0.250 ds/m arasındadır ve her bitki ve toprak için uygun olup, tuzluluk problemi yaratmadan rahatlıkla içme ve sulama suyu olarak kullanılabilir. T 2 ( Orta Tuzlu Sular ) : EC değeri 0.250-0.750 ds/m arasındadır. Ancak tuza orta duyarlı olan bitkilerde yıkamaya önem verilmelidir. Bu sular sulama suyu olarak kullanılabilir. T 3 ( Yüksek Tuzlu Sular ) : EC değeri 0.750-2.250 ds/m arasındadır. Fazla miktarda tuz içerirler. Sürekli kullanılmaları halinde tuzluluk problemi yaratmaması için her sulama suyu ile birlikte bir miktar yıkama suyunun uygulanması ve yetiştirilecek bitkinin tuza dayanıklı olması gereklidir. Özellikle drenaj koşullarının yeterli olmadığı yerlerde kullanılmamalıdır. Uygun toprak ve bitki koşulunda kullanılabilir. T 4 ( Çok Yüksek Tuzlu Sular ) : EC değeri 2.250 ds/m den daha yüksektir. Normal koşullarda bu sular sulamaya uygun değildir. Bu sular ancak drenajın ve toprak geçirgenliğinin çok iyi olduğu topraklarda, tuza çok dayanıklı bitkiler 11
yetiştirilmesi ve fazla miktarda yıkama suyu uygulanması koşulunda kullanılabilir. Sulama açısından önemli bir sulama suyu sınıfı değildir. Etkin (Efektif) Tuzluluk (ES) Efektif tuzluluk değeri, toplam tuzluluk değerinden sırasıyla CaCO 3 (kalsit), MgCO 3 ( dolomit) ve CaSO 4 (jips) değerlerinin çıkarılması sonucunda arta kalan tuzluluk olarak tanımlanır. Bu çıkarmaların nedeni, sulama suyunda bulunan iyonların birbirleri ile birleşerek oluşturdukları bu bileşiklerin erirlikleri sınırlıdır ve bunlar çökelerek ortamdan uzaklaşırlar. Geriye kalan katyonların toplamı, sulama suyunun kalitesini belirlemede göz önüne alınır. Bir başka deyişle bunlar kalıcı katyonların toplamıdır ve ES değerini verirler. 12
Sulama Suyu Bünyesindeki Bor, EC ve Cl Kriterlerinin Bitkiler Tarafından Tolerans Edilebilen Limitlerinin Tablosu Bitki adi Bor elementi limit değeri(mg/l) # EC ( ds/m)^ limitleri. %100 verimden %0 verime doğru 13 Sulama suyundaki klor(cl) a karşı tolerans * Avokado 0,5-0,75 - - Greyfurt 0,5-0,75 1,2-5,4 - Portakal 0,5-0,75 1,1-5,3 - Kayısı 0,5-0,75 1,1-3,8 - Şeftali 0,5-0,75 1,1-4,3 - Kiraz 0,5-0,75 - Erik 0,5-0,75 1,0-4,7 Çok hassas İncir 0,5-0,75 - - Uzum 0,5-0,75 1,0-7,9 Dayanıklı Ceviz 0,5-0,75 - - Soğan 0,5-0,75 0,8-5,0 Orta hassas Sarmasak 0,75-1,00 - - Patates 0,75-1,00 1,1-6,7 Dayanıklı Buğday 0,75-1,00 3,8-16 Dayanıklı Ayçiçeği 0,75-1,00 - - Fasulye 0,75-1,00 0,7-4,2 - Susam 0,75-1,00 - - Çilek 0,75-1,00 0,7-2,7 Çok hassas Yer elması 0,75-1,00 - - Barbunya 0,75-1,00 - - Yer fıstığı 0,75-1,00 - - Brokoli 1,0 - - Havuç 1,0-2,0 - Dayanıklı Turp 1,0 - Orta hassas Hıyar 1,0-2,0 1,7-6,8 - Marul 1,3 0,9-6,0 Orta hassas Lahana 2,0-4,0 1,2-8,1 - Şalgam 2,0-4,0 - - Arpa 3,4 5,3-19,0 Çok dayanıklı Börülce 2,5 3,3-8,8 - Mısır 2,0-4,0 1,1-6,7 Orta hassas Enginar 2,0-4,0 - - Tutun 2,0-4,0 - - Hardal 2,0-4,0 - - Yonca 2,0-4,0 1,5-11,0 - Kabak 2,0-4,0 2,1-6,3 - Karnabahar 4,0 1,9-9,1 Dayanıklı Fiğ 4,0-6,0 1,9-17,0 - Maydanoz 4,0-6,0 - - Seker Pancarı 4,9 4,7-16 Dayanıklı Domates 5,7 - - Darı 7,4 4,5-8,7 - Pamuk 6,0-10,0 5,1-18,0 - Kereviz 9,8 1,2-12,0 -
Kuşkonmaz 10,0-15,0 - - Ispanak - 1,3-10,0 - Biber - 1,0-5,8 - Cetlik - 2,0-7,6 - Gazal - 3,3-10,0 - boynuzu İngiliz cimi - 3,7-13,0 - Çayır üçgülü - 1,0-6,6 - Notlar; *sulama suyu miktarları yıllık 25 mm/yıl-200 mm/yıl arasında ve uygulanan sulama suyu ile beraber bitkilerin tolerans gösterebileceği klor miktarları sınıflandırması; Çok hassas = 300mg/l-50mg/l Orta hassas = 400mg/l-150mg/l Dayanıklı = 700mg/l-250mg/l Çok dayanıklı= 900mg/l-450mg/l # 1 miligram/kg (mg/kg)= 1 ppm ( milyonda bir kısım) ^1 ds/m= 1 ms/cm = 1 mmho/cm =1000 micromhos Sodyum iyonunun nispi oranı Sodyum iyonunun diğer katyonlara göre oransal miktarı yüksek olduğunda, toprakta teksel bir yapı oluşmakta fiziksel özellikleri kötüleşebilmektedir. Bu amaçla sodyum zararının anlaşılması için farklı ölçütler kullanılmaktadır. Aşağıda, değinilen ölçütler, özetlenerek, verilmiştir. Sodyum yüzdesi oranı (%Na) % Na = [ Na + / ( Na + + K + + Ca ++ + Mg ++ ) ] x 100 Bu değerin toprağa ve bitkiye zararı olmaması için 50-60 civarını geçmemesi lazım. Soydum yüzdesi oranı Na zararını açıklamak için iyi bir indeks değildirç Sodyum Adsorbsiyon Oranı (SAR) Sulama suyunun SAR değeri toprakta değişebilir Na miktarının iyi bir göstergesidir. Buradaki sodyum etkisi; kil ve silt bünyesinde bulunan değişebilir durumdaki kalsiyum ve magnezyumun, sodyum ile yer değiştirmesi ve toprağın yapısının bozulması, kötüleşmesidir. Kumlu topraklarda etkiye rastlanmaz. 14
SAR C Ca C Na C Mg 2 0.5 Eşitlikte iyon konsantrasyonu me/l seklinde verilmiştir. Eğer mol/ metreküp olarak verilmiş olsaydı Ca ve Mg toplamını ikiye bölmek zorunda kalmazdık. Sulama suları SAR değerlerine göre dört sınıfa ayrılmıştır. SAR Sınıfı 0 10 (A1) Az Sodyumlu Su 10-18 (A2) Orta Sodyumlu Su 18 26 (A3) Yüksek Sodyumlu Su > 26 (A4) Çok Yüksek Sodyumlu Su A1 az sodyumlu sular: bu sınıftaki sular her turlu bitki ve toprakta kullanılabilir. Bitki ve toprağa herhangi bir zarar vermez. Bu sular içme suyu olarak da kullanılabilir. A2 orta sodyumlu: kaba bünyeli ve yüksek geçirgenlikli organik topraklarda kullanılabilir. A3 yüksek sodyumlu topraklar: geçirgenliği yüksek kumlu topraklarda kullanılabilirler. Toprak tuzluluğunun da düşük olması gerekir. Genelde uygun drenaj, organik madde ilavesi, aşırı toprak yıkama gibi işlemler yapılmadan bu suların kullanılması sakıncalıdır. İçerisinde jips içermeyen topraklarda kimyasal ıslah maddesi kullanılmalıdır. A4 çok yüksek sodyumlu sular: Bu sular kullanıma uygun değildir. Ancak toplam tuz içeriği düşük, eriyebilir Ca miktarı yüksek topraklarda yıkama ile birlikte kimyasal ıslah maddeleri uygulanması koşulu ile birlikte kullanılabilir. 15
ABD Tuzluluk Laboratuarının Sulama Suyu Sınıflandırılması Tablosu Sudaki minerallerin bitki ve toprağa etkileri KLOR( Cl) Klor toprak tarafından absorbe edilmediğinde toprak içerisinde çok hızlı hareket eder ve bitkiler tarafından çok kolay bir şekilde topraktan alınır. Bitkilerde klor zehirlenmesi yaprakta ilk aşamada uçlarının yanması sonrasında ise bütün yaprağın kuruyarak dökülmesi seklindedir. 16
SODYUM Bitkiler, sodyumu yapraklarında biriktirmek veya yapraktan dışarı atmak gibi sodyuma çok farklı tepkiler verirler. Yüksek sodyum veya yüksek SAR ile yüksek klorun bitkiler üzerinde yol açtığı semptomları birbirinden ayırmak çok zordur. Aşırı klorda yaprak uçlarının yanmasına karsı yüksek sodyum durumunda yaprakların ilk önce kenarları yanmaya baslar. Yanma belirtileri yaşlı yaprakların kenarlarından baslar ve toksinlik derecesi arttıkça damarlar boyunca görülür. Ayrıca yüksek sodyum toprağın fiziksel yapısını bozduğu için de dolaylı olarak bitki gelişimini engeller. BOR Borun, bitki gelişimi için ihtiyaç duyulduğu miktarı ile zehirlilik etkisi göstereceği miktarlar arası çok yakindir. Su analizlerinde bor konsantrasyonun 0.5 den az olduğu zamanlar güvenli, 0.5-1.0 orta derece, hafif ve 1.0 mg/l den fazla olduğu zaman tehlikeli olarak sınıflandırılır. Borun bitkiler üzerindeki zehirleyici etkileri ilk önce yaşlı yapraklarda sararma, beneklenme ve yaprak ucundan kenarlara doğru kurumayla ortaya çıkar. Yaprakların uçlarından ve kenarlarından yanma baslar ve daha sonra orta damarlara doğru yayılır. Yapraklar yanmış, kavrulmuş bir görünüm alır ve olgunlaşmadan önce dökülür. Bordan etkilenmiş ağaçların gövdelerinden zamklanma ve sızıntı tipik gelişmelerdir. Bitkileri bora karşı gösterdikleri tepkiler farklılık gösterir. Bazı bitkiler için gerekli miktar bazıları için ölümcül olabilir. Ayrıca bor zehirlenmesine karşı olan direnç mevsimlere, hava şartlarına göre de değişiklik gösterir. 17
Ova karaağacı (ulmus minor) yaprakları üzerinde bor zehirlenmesinin etkileri KALICI SODYUM KARBONAT Ortamdaki karbonat ve bikarbonat ortamdaki iki değerlikli kalsiyum ve magnezyum ile kimyasal reaksiyona girme eğilimindedir. Bütün (Ca+Mg) iyonları (CO 3 + HCO 3 ) iyonları ile birleştiklerinde, ortamda hala (CO 3 + HCO 3 ) kalmış ise bu iyonlar Na ile birleşerek Na HCO 3 oluşturacaktır. Yüksek derece Na HCO 3 sodyum zararını arttırır. Kalıcı sodyum karbonat aşağıdaki eşitlik yardımı ile hesaplanır. RSC = [ (CO 3 + HCO 3 ) - (Ca + Mg) ] Eşitlik (-) ise NaHCO 3 meydana gelmez; bunun sonucu olarak, sodyumun olumsuz etkisi beklenmez AZOT ABD sınıflandırmasına göre - 1,25 me/l den azı emniyetli - 1,25-2.5 me/l arası marjinal - 2,5 me/l den fazla uygun değil Azot bitki büyümesini tevsik eden bir bitki besin maddesidir. Sulama suyundan gelen azot ki çoğunlukla amonyum nitrat seklindedir bitki üzerinde katı gübreler ile ayni etkiyi sahiptir. Kati gübre seklinde olan N lu gübrelerin fazlası nasıl bitki gelişimi üzerinde işenmeyen etkilere yol acıyorsa belirli bir oranın üzerinde N sahibi olan sulama suları da geç olgunlaşma, aşırı büyüme ve urun kalitesinde düşüş gibi ayni etkilere yol acar. 18
Genellikle yüzey ve yeraltı sulara 5 mg/l NO3 N azot yoğunluğuna sahiptir. Ancak bazı seyrek durumlarda yeraltı suları 50mg/l üzerinde N yoğunluğuna sahip olabiliyor. Derine sızan sular N lu gübrelerden dolayı sulama sularından daha fazla N yoğunluğuna sahip olabiliyor. Sudaki N un birçok kaynağı olduğu için gübreleme ve sulama planlarının hazırlanması esnasında topraktaki ve sulama suyu bünyesindeki N un dikkate alınması gerekmektedir. Özellikle gıda islemede kullanılan ve evsel atıkların 10-50 mg/l ( 1 mg/l NO3- N: 1 kg N/ 1000 m3 su) arasında olan yüksek N yoğunluğuna sahip olduğu bilinmektedir. N birçok canlı ve cansız varlığın bünyesinde bulunduğu için, N a farklı farklı moleküler yapı seklinde rastlarız. Bitkiler için önemli olan bu moleküllerin bütün hali değil, moleküller içerisindeki N miktarıdır. Örnek olarak NO3 N demek nitrat seklinde N demektir veya NH4 de amonyum yapısında nitrattır. Rakamlarla açıklamak gerekirse bir litre suda 45mg (nitrat) NO3 N var ise 10 mg N vardır. Hassas bitkiler 5mg/l N yoğunluğunun üzerinde zarar görebilirler ama genel olarak bitkiler 30 mg /l N u geçmeyen sulardan zarar görmez. Örnek olarak N a karşı hassas olan seker pancarı aşırı N a maruz kaldığı zaman fazla buyur, seker içeriği ve saflığı düşer ve böylece birim alandan elde edilen seker miktarı ve kalitesi düşmüş olur. Ayni şekilde üzümde N fazlalığında bitki büyümesi durmaz bunun sonucunda urun miktarında düşüş, geç olgunlaşma ve uzum bünyesindeki seker miktarında azalma meydana gelir. Libya da yapılan denemelerde 50mg/l N içeriği olan su ile yapılan devamlı sulamadan sonra üzümler hiç meyve vermemiştir. Ayni şekilde şeftali, turunçgiller ve avokado da ayni şekilde geç olgunlaşmış Pazar değerleri ve depo ömürleri düşmüştür. Tahıllarda da ekstra buyume sapın bitkinin dik durusunu destekleyememesine, urunun yatmasına ve böylece hasatta zorluklara sebep olur. Yüksek N miktarı büyüme ve gelişme döneminde faydada bulunsa dahi olgunlaşma, çiçek ve meyve verme dönemlerinde zararı kanıtlanmıştır. N un sudan ayrıştırılması pahalı ve teknolojik gereçler gerektiren bir işlem olduğu için tercih edilmez. Bu sebepten dolayı N içeriği yüksek sular kullanılacaksa bitki seçiminin iyi yapılması ve ekim nöbeti bu soruna en iyi çözümü oluşturur. 19
ph ph asitlik ve bazikliğin göstergesidir. Ve sadece ender olarak soruna yol acar. Sulama suyunda tercih edilen aralık 6,5-8,4 aralığıdır. Bu aralığın dışında ph sahibi su besin maddeleri arasında dengesizliğe yol açabilir veya zararlı bir iyon barindıriyor olabilir. Düşük tuzlu sular ( 0.2 ds/m den daha düşük) istenilen aralığın dışında yer alabilir. Bu durum çok önemli bir sorun teşkil etmez ancak yine de kullanıcının suyu iyonlar arasındaki dengesizlikler olabileceğinden dolayı laboratuar testlerine tabi tutması gerekir. Bu tur sular bitki ve toprak üzerinde ciddi sorunlara yol açmasa bile çok aşındırıcı oldukları için sulama sistemini oluşturan borulara, yağmurlama baslıklarına ve kontrol birimine zarar verirler. Toprağın tamponluk kabiliyeti yüksek olduğu için sulama suyundan etkilenmesi uzun sure alır. Toprak etkilendiği takdirde ise suyun hp delerini düzeltmeye çalışmaktansa toprağın HP değerini düzeltmek daha doğru bir secim olur. Genellikle düşük ph i düzeltmek için kireç, yüksek ph i düzeltmek içinse sülfür ve diğer asit bazlı oluşumlar kullanılır. Alçı, kalsiyumun olusturdugu durumlarda bir ise yaramaz ancak sodyum kökenli sorunların çözülmesinde kullanılabilir. Anormal ph in en büyük tehlikesi asindiriciligidir bu yüzden buna göre en uygun sulama sistemi seçilmelidir. Sulama Sularının Sınıflandırılması ile İlgili Çalışmaların Kısaca Gözden Geçirilmesi Schofield yöntemine göre sulama sularının sınıflandırılması Sınıflar EC, ds/m % Na Cl (me/l) SO4 (me/l) Mükemmel 0.25 den az 20 den az 4 den az 4 den az İyi 0.25-0.75 20-40 4-7 4-7 İzin verilebilir 0.75-2.00 40-60 7-12 7-12 Şüpheli 2.00-3.00 60-80 12-20 12-20 Uygun değil 3.00 dan çok 80 den çok 20 den çok 20 den çok Schofield Yöntemi 1935 Eldeki verilere göre, suyun tarımda kullanılmasında elverişliliği konusunda yapılan ilk bilimsel nitelikli sınıflandırmadır. Suyun toplam çözünebilir madde 20
içeriğine(ec), sodyum yüzdesine, klor ve sülfat derisimlerine göre hazırlanmıştır. Christiansen Sisteminde Sulama Suları Sınıfları SINI F EC ds/m Na % SAR Na 2 CO 3 (me/l) Cl (me/l) ES (me/l ) Bor (ppm) 1 0.5 40 3 0.5 4 4 0.5 2 1.0 60 6 1.0 8 8 1.0 3 2.0 70 9 2.0 16 16 2.0 4 3.0 80 12 3.0 24 24 3.0 5 4.0 90 15 4.0 32 32 4.0 6 5. sınıf değerlerinden daha fazla Christiansen Yöntemi 1973 Bu sistemde Schofield yaklaşımına göre, daha fazla veri kullanılmaktadır. Suyun, EC, Na ve Cl kapsamları yanında diğer başka iyon derişimlerine ve SAR değerine yer verilmiştir Wilcox ve Magistad in Geliştirdiği Sulama Suyu Kalitesi Tablosu Suyun sınıfı Elektriksel Tuz içeriği % Sodyum Bor (ppm) iletkenliği (mhos) Sınıf 1 1000 den az 700 den az 60 dan az 0.5 den az Sınıf 2 1000-3000 700-2000 60-75 0.5-2.0 Sınıf 3 3000 den fazla 2000 den fazla 75 den fazla 2.0 dan fazla 21
Wilcox ve Magistad 1942 Wilcox yukarıda görüldüğü gibi farklı bir sınıflandırma yöntemini ortaya atmıştır. Schofield un tablosundan farklı olarak Wilcox tablosunda düşük tuz konsantrasyonuna sahip sularda yüksek sodyum yüzdesine (60-90) rağmen suyun çok iyi olarak sınıflandırılmış olmasıdır. Ayrıca Schofield tarafından verilen müsaade edilebilen limitlere benzer olan, sadece sülfat ve klor için limitleri ihtiva etmeyen bir tablo da takdim etmiştir. Sulama Suyu Sınıflandırma Yöntemleri ve Göze Alınan Kriterler ARAŞTIRICI ADI YILI GÖZ ÖNÜNE ALINAN KRİTERLER Schofield 1938 EC, %Na Schofield 1935 EC, %Na, Cl, SO 4 Wilcox ve Magistad 1943 EC, %Na, Bor, Cl Wilcox 1948 EC, %Na Thorne ve Thorne 1951 EC, %Na Anonymous 1954 EC, SAR Doneen 1954 Efektif Tuzluluk-ES Doneen 1959 Potansiyel Tuzluluk-PS Doneen 1966 Geçirgenlik Göstergesi-GG Anonymous 1975 EC, Adj.SAR, %Na, Cl, Bor, HCO 3, NH 4-N, NO 3-N Christiensen ve ark. 1977 EC, SAR, %Na, RSC, Cl, ES, Bor Rijtema 1981 TDS, Cl, SAR Soifer 1987 Sodyum İndeksi, Klor İndeksi 22
BITKI UZERINDE MINERALLERIN BIRIKMESI VE BU DURUMUN BITKILER UZERINDE YOL ACTIGI ETKILER Yağmurlama sulama esnasında kullanılan suyun içerisinde az çözünen kalsiyum, bikarbonat ve sülfat gibi tuzlar bulunursa yaprakların ve meyvelerin üzerinde bu tuzlar beyaz lekeler, benekler oluştururlar. Bu oluşumlar zararlı değildir ancak urunun piyasa fiyatına etki eder. Kalıntılar ürünlerin piyasaya girmesini zorlaştırır ve elma, armut gibi meyvelerin pazara girmelere için pahalı bir işlem olan asit ile yıkama işleminden geçirilmeleri gerekir. Ayriyeten bu sular damla sulama ekipmanlarının küçük deliklerinde birikerek tıkanmalarına sebep olurlar. Burada sorun kalsiyumun bikarbonat ve nadiren de sülfat ile birleşmesinden kaynaklanır. Bu durumun engellenmesi için sulfirik asit sulama suyuna katılabilir ancak asiti kullanmak uzmanlık isteyen, profesyonellerce yapılması gereken ve pahalı bir istir ayrıca sulama sisteminin parçalarına da zarar verir. Bu durumu engellemek için yapılabilecek en uygun işlemler; sulamanın gece yapılması, spreyleme baslıklarının kullanılması ve yağmurlama başlıklarının dönüş hızının arttırılması, sulama aralıklarının azaltılması dir. ESER HALDE BULUNAN ELEMENTLER VE BU ELEMENTLERIN TOPRAK VE BITKILER UZERINE ETKILERI Kullanılan bütün sularda eser miktarda, düşük yoğunlukta bulunurlar. Genellikle bir kaç mg/l ile 100 microgram/l aralığında bulunurlar. Herhangi bir kesinlik olmamakla birlikte yeraltı sularında bu elementler yerüstü sularından n daha fazla bulunurlar. Eğer herhangi bir sudan kaynaklanan zehirlilik durumu yoksa bu elementler için test yapılmaz ve eğer eser elementlerin miktarı normalin üzerindeyse bu yüksek ihtimalle atik sulardan kaynaklanmaktadır. Bu yüzden atik su ile sulama yapılacaksa eser elementlerin de laboratuar testlerinde göz önünde bulunması gerekmektedir. Aslında bütün eser halde bulunan elementler zararlı değildir, hatta bazıları bitkinin gelişimi için çok önemlidir (Fe, Mn, Mo, Zn). Ancak aşırı miktarlar bitki bünyesinde istenmeyen birikmelere ve büyümede gerilemeye sebep olur. Sulama suyunda bulunması önerilen en yüksek iz element konsantrasyonları aşağıdaki tabloda gösterilmektedir. 23
Limit Eser Elementler Konsantrasyonu Tablosu Element Önerilen en yüksek konsantrasyon (mg/l) Uyarılar Al (Alüminyum) 5.0 ph sı < 5.5 olan asit toprakları verimsiz hale getirirken, daha alkalin ph> 7.0, topraklarda bu iyon çökelir ve toksisite oluşturmaz. As (Arsenik) 0.10 Be (Berilyum) 0.10 Bitkilere göre toksisite sınırı geniş oranda değişir. Örneğin: Sudan otunda 12 mg/l iken, çeltik için 0.05 mg/l den daha azdır. Bitkilere göre toksisite sınırı geniş oranda değişir. Örneğin: Lahana için 5 mg/l iken çalı fasulyesinde 0.5 mg/l dir. Cd (Kadmiyum) 0.01 Fasulye, pancar ve şalgam için besin çözeltilerinde 0.1 mg/l düzeylerinde bile toksiktir. Bitkilerde ve topraklarda birikme potansiyeline bağlı olarak insanlara zarar verebileceğinden sınırlar düşük tutulur. Co (Kobalt) 0.05 Cr (Krom) 0.10 Domates bitkisi için besin çözeltisinde 0.1 mg/l de toksiktir. Nötr ve alkalin topraklar tarafındantutulma eğilimindedir. Genelde bitki için mutlak gerekli bir element olarak tanımlanmaz. Bitkilere olan toksik etkisi tam olarak bilinemediğinden dolayı, sınırlar düşük tutulmalıdır. Cu (Bakır) 0.20 Pekçok bitki için besin çözeltilerinde 0.1-1.0 mg/l düzeylerinde bile toksiktir. F (Flor) 1.0 Nötr ve alkalin topraklarda aktif değildir. Fe (Demir) 5.0 Li (lityum) 2.5 Havalanması iyi olan topraklarda bitkiler için toksik değildir. Fakat toprağın asitleşmesine, fosfor ve molibdenin kaybına yol açabilir. Toprakta hareketlidir, birçok bitkiler tarafından 5 mg/l ye kadar tolere edilebilir. Düşük konsantrasyonlarda (<0.075 mg/l) turunçgillere toksiktir. Bora benzer şekilde etki gösterir. Mn (Mangan) 0.20 Çok sayıda bitki için düşük konsantrasyonlarda, fakat genellikle asit topraklarda toksiktir. Mo (Molibden) 0.01 Ni (Nikel) 0.20 Toprak ve sudaki normal konsantrasyonlarda bitkilere toksik değildir. Eğer hayvan yemleri molibdence zengin topraklardan alınmış ise çiftlik hayvanları için toksik olabilir. 0.5-1.0 mg/l arasında pekçok bitki için toksiktir. Nötr veya alkalin ph larda toksisitesi azalır. Pb (Kurşun) 5.0 Bitkinin hücre gelişimini çok yüksek konsantrasyonlarda inhibe eder. Se (Selenyum) 0.02 Bitkiler için 0.025 mg/l gibi düşük konsantrasyonlarda bile toksiktir. Eğer hayvan yemleri selenyumca zengin topraklardan alınmış ise çiftlik hayvanlarına toksiktir. Hayvanlar için çok düşük konsantrasyonlarda mutlak gereklidir. Sn (kalay) Ti (Titanyum) Bitkiler tarafından alınmaz. Bitkilerin spesifik toleransları bilinmemektedir. W (tungsten) V (Vanadyum) 0.10 Pek çok bitki için nispeten düşük konsantrasyonlarda toksiktir. Zn (çinko) 2.0 Bir çok bitkiye değişen konsantrasyonlarda toksiktir. ph>6.0 ve ince bünyeli veya organik topraklarda toksisite azalır. 24
Kaynakça Gıda ve Tarım Organizasyonu ABD Tuzluluk Laboratuarı Verileri P.R. George Resource Management Technıcal Report No 30 Vikipedia Cundoctivity Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Su Kalitesi Kitabı Wyoming Department of Environment Quality Scientific Investigation Report Tarım ve Köy Hizmetleri Sulama ve Drenaj Kitabı Contra Costa Master Gardeners Boron in Irrıgatıon İ.T.Ü İnşaat Fak. Sulama suyu Kalitesi ve Tuzlu Sularla Sulama C.W. Robbins and W.S. MeyerUSDA ARS Soil and Water Management Research Unit S. Miyamoto Diagnosis and Management Of Salinity Eyal Ronen Haifa Salinity Bermuda Biological Statıon For Research Chapter 5 Salinity 25